摘 要:《大學(xué)物理》是一門邏輯抽象、推導(dǎo)復(fù)雜、比較枯燥的課程,面對新時代的大學(xué)生,這門課程的教學(xué)遇到的問題日益明顯。本文利用MATLAB語言仿真技術(shù),建立物理模型,再現(xiàn)物理現(xiàn)象,期望能夠提高《大學(xué)物理》的課堂教學(xué)質(zhì)量,拓展物理知識的應(yīng)用范圍。
關(guān)鍵詞:MATLAB;《大學(xué)物理》課程;實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號:TP319
目前,科學(xué)計(jì)算在現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展中起到的作用日益關(guān)鍵,利用計(jì)算機(jī)編程語言進(jìn)行科學(xué)計(jì)算來解決實(shí)際問題,已經(jīng)成為了理工院校學(xué)生在就業(yè)工作、科學(xué)研究中必備的操作技能,而我國普通高等學(xué)校的本科教育在科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用教學(xué)中仍然存在諸多弊端。本文提出將MATLAB應(yīng)用于《大學(xué)物理》課程教學(xué)中,在基礎(chǔ)課程階段開始培養(yǎng)學(xué)生掌握和應(yīng)用科學(xué)計(jì)算的能力,使其在專業(yè)課程學(xué)習(xí)階段可以進(jìn)一步得到鍛煉和提高。
1 MATLAB在《大學(xué)物理》課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用
1.1 利用MATLAB來討論盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)中散射角與粒子速率的關(guān)系
盧瑟福于1911年提出原子的核式結(jié)構(gòu),他發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊金箔時有些入射粒子散射偏轉(zhuǎn)角很小,而有些很大,有的甚至超過90°。那么我們可以利用MATLAB編程畫出其粒子運(yùn)動軌跡,并改變初始條件
來討論散射偏轉(zhuǎn)角受哪些因素的影響,如圖1所示:
2 MATLAB在《大學(xué)物理》課程教學(xué)中存在的問題
MATLAB軟件在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)中使用比較廣泛,但是很多基礎(chǔ)課程教師不能完全掌握MATLAB軟件的使用方法和它的真正用途,無法將MATLAB的應(yīng)用與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合。另外,我們培養(yǎng)學(xué)生使用MATLAB軟件解決實(shí)際問題,需要學(xué)生在各個學(xué)習(xí)階段深入落實(shí)和不斷強(qiáng)化,在高?;A(chǔ)課程中引入MATLAB軟件的使用,主要是為學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中解決問題奠定良好基礎(chǔ)。但是,大部分理工院校的本科基礎(chǔ)課程教學(xué)中,基本上不會融入科學(xué)計(jì)算解決實(shí)際問題的教學(xué)內(nèi)容,嚴(yán)重制約了學(xué)生使用MATLAB軟件操作技能的提高。
3 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)計(jì)算方法解決問題能力的對策
高校要始終將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)計(jì)算的實(shí)際能力作為教學(xué)目標(biāo),明確一種或多種科學(xué)計(jì)算語言的教學(xué)內(nèi)容,并納入教學(xué)計(jì)劃中;創(chuàng)建專門培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)計(jì)算能力的機(jī)構(gòu),并且明確基礎(chǔ)課程和專業(yè)作為培養(yǎng)學(xué)生利用MATLAB解決實(shí)際問題能力的責(zé)任單位,制定合理的培養(yǎng)計(jì)劃。
在高校教學(xué)計(jì)劃中,將科學(xué)計(jì)算語言的課程學(xué)習(xí)作為必修課,對于理工院校本科教學(xué)來說,采用MATLAB軟件比較合適,MATLAB軟件易于操作、簡單易懂。高校在選擇科學(xué)計(jì)算語言時要綜合考慮授課教師的能力和課程教學(xué)內(nèi)容,以及學(xué)生在畢業(yè)就業(yè)中的實(shí)際工作需求??茖W(xué)計(jì)算語言的課程學(xué)習(xí)時間不宜過多,學(xué)分設(shè)置為1-2分即可,主要是要使學(xué)生能在其他學(xué)科學(xué)習(xí)中深化使用MATLAB軟件。
4 結(jié)束語
綜上所述,MATLAB軟件在《大學(xué)物理》課程教學(xué)中的應(yīng)用方面比較廣泛,包括力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)等教學(xué)領(lǐng)域,拓展了物理知識的教學(xué)范圍,學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的積極性和主動性也得到了很大提高,更提高了《大學(xué)物理》課程的教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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作者簡介:張玲玲(1980.05-),女,吉林人,碩士研究生,講師,研究方向:理論物理。
作者單位:吉林大學(xué)珠海學(xué)院公共基礎(chǔ)教學(xué)與研究中心,廣東珠海 519000
基金項(xiàng)目:吉林大學(xué)珠海學(xué)院“百人工程”科研資助項(xiàng)目。